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明暗差が極端でも鮮明画像のセンサー 35

ストーリー by Acanthopanax
白黒鮮明 部門より

naocha 曰く、 "毎日新聞の記事によると、静岡大電子工学研究所川人祥二教授らの研究グループは従来のカメラやビデオカメラの約千倍の明暗差に対応できる世界最高レベルのセンサーを開発したと発表した(ニュースリリース)。開発されたセンサーは、光を受けたダイオードから発生した電気信号をデジタル化して読み出すCMOSセンサーの一種で、一画面に明るい部分と暗い部分がある場合でも、カメラが自動的に合成処理し、それぞれの最適な露光時間で読み出すことができる。現在、実用化に向けて研究中。運転支援や自動走行を行う際の障害物の安全確認や、防犯用、工場監視用などに、また、医療用の内視鏡向けにハレーションを起こさずに撮影できる技術などに応用できる。二年以内の製品化を目指す。"

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  • 既製品 (スコア:2, 参考になる)

    by interkj (23877) on 2005年02月26日 17時06分 (#699952)
    他のコメントでも多数書かれていますが、同様の目的のものはドイツIMS-chips社 [ims-chips.de]のHDRC(High Dynamic Range CMOS) [hdrc.com]ですでに実用化されている [asi.co.jp]ようなので、今回のポイントはなんだろう? 特許に触れないとか?
    毎日新聞の記事の書き方がよくないだけのような気がしますが…

    例のシャープの [ascii24.com]もIMSのHDRC使ったものだったし。
    • Re:既製品 (スコア:1, 参考になる)

      by Anonymous Coward on 2005年02月26日 19時44分 (#700000)
      ダイナミックレンジの広い撮像法というと,
      1つには松下の監視カメラでダイナミックレンジの広いカメラがあります.
      Super Dynamic II という名称がこの機能に付けられています.
      こちらは,CCD 方式です.時分割的に撮影して合成する方法ですが,
      移動物体でも画像が変にならない工夫がなされたものです.

      ほかには低輝度用と高輝度用の画素を別に配置して合成する方法があり,
      富士フイルムのデジタルカメラはこちらの方式です.
      ソニーも同様に空間分割露光方式にトライしている
      (画素の大きさを変えるのではなく,NDのついた画素を混ぜる)ようで,
      学会発表された例がありました.これらもCCD方式です.

      それに対して CMOS 型の IMS の HDRC は,以前評価した時には
      ダイナミックレンジは広いがノイズが多く,一般撮影には向きませんでした.
      溶接ロボットとか,屋外での AGV とかのためでしょう.
      HDRC は画素内の回路で対数圧縮する CMOS 型なので,
      今回のものはそのあたりの構成が違えば新方式ということになるかとも思いまが..

      親コメント
      • Re:既製品 (スコア:2, 興味深い)

        by interkj (23877) on 2005年02月26日 23時08分 (#700113)
        なるほどー。そういう違いがわかると従来の方法とどう違うのか
        わかりますが、新聞各紙は一番肝心なそこを比較して示していな
        いのでわかりにくいです。

        ニュースリリースの中で一番詳しく書いてある中日新聞の記事を
        読むと「従来比6倍の速さで読み出せるようになった」とあるの
        で、高速に読み出せるようになったことで、時分割露光がしやす
        くなったということなんでしょうか。
        HDRC VGAx [hdrc.com] のデータシートではフレームレート
        10,000fps 以上、ダイナミックレンジ160dB以上と言ってるから、
        今回のセンサーは 60,000 fps 以上を達成したということ?

        HDRCは国内でも単体だけでなく、FA、ロボット向けカスタマイズ
        販売が行われているようなので [nikki.ne.jp]、国産技術でそれを
        上回るものが安くできるに越したことはないですね。
        親コメント
        • by Anonymous Coward
          HDRC では画面全体を 10,000fps で読み出すことはできず,
          CMOSセンサの特徴であるランダムアクセス性を利用して
          部分読み出ししたときの性能と思います.

          今回のセンサは,新聞上では列並列,つまりセンサの1列ごとに処理回路を
          置い

      • by Anonymous Coward
        #700000おめでとー。
    • by tamaco (19059) on 2005年02月26日 10時26分 (#699835)
      CCDが照度計の動作原理 [madlabo.com]と同じように
      フォトダイオードのような特性示すのならば
      ・線形出力 If[nA] * Rf[kΩ] = Vo [V]・・・1mV~1V程度(x1~x1000程度外付け増幅回路が必要)
      ・対数出力 logIf[nA] = Vo [V]・・・・ほぼダイオードオン電圧0.5V±0.2V程度固定(外付け回路不要)

      入社光に対して1nA~1mA(10^6範囲)のダイナミックレンジもつならば、
      対数出力の方が回路が楽です。

      但し対数ですから、0nA付近のlog0(入社光なく真っ暗)なときに問題になります。
      実際の回路を組むと0.1V~0.3V範囲でもの凄いノイズになります。
      このノイズは画像を悪化させます。

      また対数ですから0.1%程度のわずかな明るさの変化には弱いです。
      このような場合は線形出力+外付け増幅回路の方が細かく変化に対応できます。

      オペアンプのいろんな使い方 [kyoto-u.ac.jp]
      ・線形出力:反転増幅回路
      ・対数出力:反転増幅回路で帰還抵抗を外してダイオード(orトランジスタ)に交換。
      これに入力電圧+抵抗Rの代わりにフォトダイオードの電流出力を直結した形になります。
      親コメント
      • by tamaco (19059) on 2005年02月26日 10時41分 (#699844)
        #699801 [srad.jp]のリンク先PDFを読んでみました。

        2ページ目のTOF距離画像センサを読むと、
        ・線形出力
        ・反転増幅の帰還抵抗をコンデンサに変えたもの(積分回路)
        ・2つコンデンサがあるのはダイナミックレンジ切り替え用?
        ・φ1,φ2,φRのタイミングにミソがある?

        なんとなくC1,C2の容量をx10~x100程度変えておいて、
        積分時間のタイミングが要ではないかと。

        積分回路は、反転増幅の帰還抵抗がコンデンサを使った
        可変抵抗器(電子ボリューム)に見えます。
        タイミングを変えることによって増幅率を変えられます。
        親コメント
    • いくつかの絞りで撮影した画像でHDRするってことでしょ。
  • トンネル内からみた昼間外界のイメージが記事にありますが
    監視カメラの応用としては、店内に設置したカメラで
    店の外と店内を一つの画像で一緒に写せ
    外から入った人物と店舗外の背景をともに鮮明に映し出すことができそうです。
    つまり既存のスーパーファインビュー機能搭載監視カメラ [mitsubishielectric.co.jp]で実現されている機能の1チップ化を行っているのでしょう。

    FireFoxで研究内容 [shizuoka.ac.jp]を見ようとしたら断られて、結局pdf版 [shizuoka.ac.jp]を見なければならなかったけどID
    • by tada (5086) on 2005年02月26日 20時44分 (#700023)
      H-IIAの打ち上げ成功しましたが,そのライブカメラに欲しいと思いました.
      点火と同時に画面が真っ白になって,一瞬,爆発したかと(笑
      親コメント
    • そのページ,IE で見てねって最初に言われるけど,かまわず「続行」したら…まっしろなページが出現した…
      --
      屍体メモ [windy.cx]
      親コメント
    • トンネル内からみた昼間外界のイメージで思い出しましたがシャープもそんなのを開発 [itmedia.co.jp]してましたね。今回のとはどのあたりが違うのでしょう?

      • by hokunan (11798) on 2005年02月26日 9時46分 (#699822) ホームページ 日記
        #いや、荒らすつもりはないんですが

        情報公開の指針みたいのってどう考えてるんだろう。

        シャープのは(なぜかGoogle Cache [66.102.7.104]でしか
        読めなくなってるけど)ちゃんとプレスリリースでは性能が書いて
        あるわけなんですよ。
        引用すると、
        | 光学サイズ:1/2型
        | 有効画素数:640×480
        | 撮像可能センサ面照度:0.01ルクス~100,000ルクス
        | 電源電圧:3.3V
        | 最大フレームレート:(フルフレーム)45フレーム/秒
        | (サブフレーム)4,000フレーム/秒

        #ちなみに、このSHARPの情報では「通常のイメージセンサの1万倍」
        #とかなっていますが。2年前の記事ですけど。

        なんだけど、静岡大のプレスリリースではその辺の情報がまったく
        でてこないと。しかもプレスリリースから研究室のページへもリンクはないは、
        研究室のページ自体も、詳細を見ていくとPowerPointのファイルを
        HTMLに変換しただけのものだは。

        結局そちらの方を一通り読んでも今回の論文内容そのものへの記載は
        出てこなかったので、唯一プレスリリースから読み取れるのが、
        文中にある「従来のCCDカメラの千倍」というくだりと、中日新聞中の
        「70dB以下だったのが、117dBまで高まった」というくだりぐらい。

        でも、普通のデシベル変換式(20log(対数比))だと、SHARPのだと多分
        160dBってことになりますよね。
        となると、新規性がまったく読み取れないんですよ。これだと。

        車載用のカメラに使うとかいう話のようなので、価格的なインパクトが
        大きいという話なのか、何か他の利点があるのか、何にせよ続報が
        ないとこれだけでは何とも......
        親コメント
        • Re:静岡大って...... (スコア:1, すばらしい洞察)

          by Anonymous Coward on 2005年02月26日 10時24分 (#699834)
          その技術を売る目的で、当然そのために金をかけてプレスリリースを出してる企業と、大学の、それも個々の研究室レベルの露出を直接比較してなんの意味があるんだろね。
          親コメント
          • プレスリリースって、たとえ非営利な研究機関でも、はたまた大学でも、
            多かれ少なかれ技術を売る意味があるのでは?
            自分のところの技術の高さをアピールすることで、企業からの共同
            研究を受けつけたりとか、資金提供を受けたりとか、優秀な学生を
            集めたりとか、はたまた大学のイメージアップに役立てたりとか。

            で、今回のプレスリリースはは大学として行っているわけだし
            (公式ページのトップからリンクが張っているわけで), 実際私は興味を
            持ってリンクの先をたどっていったのに、それだけ調べても
            そういう情報量だったので、「アピールするならせめてもっと
            具体的な情報を書いてくれ」という意見なのです。
            本当に高度なことをやっていてもあのプレスリリースじゃ読み取れないから。

            当方、決定権はありませんが低い方は0.001lxとかの仕様のCCDカメラを
            お仕事で購入する身なので、この手の話は気にするようにしてます。
            で、最近のは蓄積かければ、まったくの闇夜じゃなければ、あえて
            照明がなくても夜もちゃんとカラーで映る反面、たとえば車の
            ライトみたいのが入ってきたらそっちにひっぱられて画面が
            ほぼ静止画状態で白飛びするわけです。今回の静岡大の技術が
            使い物になると、それなりに自然な光量の変化で、ちゃんと
            動画として捕らえ続けることができるわけです。

            また、逆に照明をつけると、明るい場所はいいんですが、照明の
            あたらない場所は暗いまま(逆に黒くつぶれて、照明をつけない
            ほうがその箇所は見えることがあるん)です。今回の技術が使えれば、動的にパラメータをいじってそういう
            ところも見られるわけで。
            親コメント
          • by Anonymous Coward
            意味が無いんですか? それなら大学なんて必要ないですね。 税金使って車輪の再発明をやられても困る。
          • by Anonymous Coward
            HDRCを開発したIMS(Institute for Microelectronics Stuttgart)は、ドイツのシュツットガルト大学の非営利研究組織ですが何か?
  •  光増幅型の暗視ゴーグルって明るいところで使えないらしいけど、それの改良と関係するんかね?
     いや、デバガメじゃなくて軍事的な興味でね。
  • そういえば

    人間の目と同等性能のCMOS [srad.jp]

    の話ってどうなったんだろ。
  • by Anonymous Coward on 2005年02月26日 7時44分 (#699799)
    人間の目は変化がある部分が信号になるので
    映像がに差がない場合見えなくなってゆく
    だから眼球が動くらしい。

    アイボールカメラ?
  • by Anonymous Coward on 2005年02月26日 10時04分 (#699826)
    このセンサーを天体望遠鏡に取り付けると
    太陽を直視しならが、夜の天体観測のように
    他の惑星も観察できる訳ですね?

    すごーい
    • by tamaco (19059) on 2005年02月26日 11時02分 (#699854)
      金星 [spaceinfo.jaxa.jp]
      位置がわかれば昼でも見つけることができます。

      サイバーミュージアム~天文コーナー~ [shimane.jp]
      天体望遠鏡
      昼間でも見える天体はあるよ!
      本当は夜に星を見に来てほしいけど、60cm大型反射望遠鏡はいつでも見学できます。
      また、クーデ式望遠鏡を使って太陽の観察会もやっています。
      運がよければ、昼でも惑星が見えるかも!?
       
      昼間のヴェガを見た [teacup.com]
      昨日の国立天文台の見学で、昼間のヴェガ(1等星)を見ました。
      50cm反射望遠鏡は夜の観望会では公開されますが、
      昼の星を見せることはないそうです。特別の公開でしたね。
      白く輝くヴェガを見て昼でも星が見えてみなさんびっくりしていましたが、
      金星は昼でも肉眼で見えますので、1等星でも赤道儀がきちんと
      据え付けてある望遠鏡ならコンピューターで星を導入して見ることはできます。

      ・・だいたい1等星ぐらい明るければ、昼間でも見えるようです。
      私も昼間に望遠鏡で木星とか見たことありますし。
      (ガリレオ衛星も見えたっけかな?)

      太陽と一緒に見えるかどうかはコロナグラフ [google.co.jp]を
      調べてみてください(たぶん無理な気がする)
      親コメント
      • by Anonymous Coward
        柳田国男その他、真昼に星が見えた経験がある人がいますが、実は幻覚ではなく、一時的に脳内でそういった処理(微弱なコントラストの差を部分的に増幅?)を行ったという可能性も考えられなくもないわけですね。
      • by Anonymous Coward
        千年女王を思い出した。

        #星は夜に光るけど昼も空で回ってる
        (これであってたかな?)
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アレゲは一日にしてならず -- アレゲ見習い

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